[發明專利]基于工業機器人內置傳感器信號的運動特性檢測方法

有效

• 申請號: 201710213581.0
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN107081787B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 梅雪松;蔡航航;耿濤;符桂銘;梅準
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 劉國智

1.一種基于工業機器人內置傳感器信號的運動特性檢測方法，其特征在于，包括以下操作：

1)當工業機器人根據機器人控制柜發來的控制指令運動時，數據采集板卡采集工業機器人各個關節伺服電機編碼器的信號，讀取工業機器人關節伺服電機發給機器人控制柜的位置反饋脈沖數；數據采集板卡將采集的信號發送給計算處理單元對其進行處理，通過位置反饋脈沖數獲取電機轉角，再通過電機轉角與關節轉角的減速比，獲得各關節轉動角度及關節運動信息，還原出工業機器人各關節包括位置、速度在內的運動信息；

2)計算處理單元根據機器人運動學D-H模型，將工業機器人各關節的運動信息經D-H模型中的關節轉換矩陣的坐標變換運算，得出工業機器人末端實時點位在工業機器人的基坐標系下的坐標值和運動軌跡；

3)計算處理單元將坐標值和運動軌跡通過顯示屏進行三維空間實時顯示，從而得到工業機器人末端實時運動軌跡；通過工業機器人末端理論點位與所得坐標值進行比較，給出位置精度信息；

計算處理單元還根據數據采集板卡輸送的信號，對機器人單個關節伺服電機的運動動態響應進行分析，并對末端運動誤差與關節運動精度的關聯性進行分析，用于對單個關節伺服電機與工業機器人末端精度進行優化：

(1)通過機器人控制柜控制機器人一個關節單獨運動，得到各個關節的動態響應信息；

(2)通過調整機器人運動速度、負載，得到機器人在不同工況下運動特性；

(3)通過調整機器人運動的插補模式分析機器人運動特性，對于關節伺服驅動進行優化。

2.如權利要求1所述的基于工業機器人內置傳感器信號的運動特性檢測方法，其特征在于，所述的數據采集板卡通過三通的信號線、機器人控制柜連接機器人各個關節內置傳感器，讀取內置傳感器的編碼器，得到各關節電機位置的反饋增量脈沖數；數據采集板卡與計算處理單元通過數據傳輸線連接。

3.如權利要求1所述的基于工業機器人內置傳感器信號的運動特性檢測方法，其特征在于，所述的機器人運動學D-H模型中，模型的參數名義值通過查看工業機器人說明書獲得，參數的實際值用圓周法或基于距離誤差的標定方法求得；

將采集得到的關節位置信息帶入D-H模型進行計算，得到工業機器人運動過程中所有的實時末端坐標，在基坐標系下將所有實時末端坐標連接并繪制成實時運動軌跡曲線。

4.如權利要求3所述的基于工業機器人內置傳感器信號的運動特性檢測方法，其特征在于，在工業機器人運動時，利用激光跟蹤儀得到多組工業機器人末端點位值這些點盡量在機器人工作空間均布，通過圓周法或基于距離誤差的標定方法解微分運動學方程，得到機器人運動學參數的實際值。

5.如權利要求1所述的基于工業機器人內置傳感器信號的運動特性檢測方法，其特征在于，將工業機器人的實時運動軌跡曲線與理論運動軌跡曲線進行比較，進行運動特性檢測；

將工業機器人的實時運動軌跡曲線分別在x軸、y軸、z軸進行各個方向的運動精度分析。

6.如權利要求1所述的基于工業機器人內置傳感器信號的運動特性檢測方法，其特征在于，所述的插補模式包括點位運動、直線插補和圓弧插補。